Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)»

СибАДИИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОЧИХ

ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН

Лабораторный практикум

Составитель С. . Игнатов

Омск • 2018

СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве лабораторного практикума.

И73 Интенс ф кац я рабочих процессов строительных и дорожных машин

[Электронный ресурс] : лабораторный практикум/ сост. С.Д. Игнатов. – Элек-

трон. дан. ‒ Омск : С АДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/ irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для авторизованных пользователей.

Пр ведены основные методы определения расчетных характеристик некоторых дорожно-стро тельных машин и механизмов. Описаны их конструкции и принципы работы.

Имеет нтеракт вное оглавление в виде закладок.

Предназначен для акалавров, о учающихся по направлениям «Наземные транспортно-технологические комплексы», «Эксплуатация транспортнотехнологических машин и комплексов»; для специалистов, обучающихся по специальности «Наземные транспортно-технологические средства»; для магистров, обучающихся по направлениям «Автоматизация технологических процессов и производств», «Наземные транспортно-технологические комплексы»; для аспирантов, обучающихся по направлению «Машиностроение», изучающих способы повышения эффективности рабочих процессов различных машин и механизмов.

Подготовлен на кафедре «Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов инфраструктур».

Текстовое (символьное) издание (2,4 МБ)

Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 Мб ; Windows XP/Vista/7 ;

1 Гб свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов : Adobe Acrobat Reader ; Foxit Reader

Редактор Н.В.Павлова

Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание 2-е, деривативное. Дата подписания к использованию 06.07.2018

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

Введение

В настоящее время объемы строительных работ во всем мире весьма значительны. Это связано с постоянно расширяющейся сферой деятельности человека, с освоением новых территорий и т.п.

В этой связи изучение принципов работы, конструкции, методов расчета параметров дорожно-строительных машин и механизмов является неотъемлемой частью подготовки высококлассных инженеров.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Бульдозеры, оснащенные V-образным отвалом

Цель работы: зучить ра очий процесс и определить объемы призмы грунта для о ычных и V-образных отвалов; рассчитать производительность се естоимостьразработки грунта бульдозерами с отвалами трехт пов.

Таблица 1

Варианты заданий

Общие сведения и методика расчетов

Бульдозеры – самоходная колесная или гусеничная землеройная машина с бульдозерным рабочим оборудованием, которое срезает,

3

перемещает и распределяет материал за счет движения машины вперед [3].

Бульдозеры предназначены для перемещения больших объемов грунта на короткие расстояния (до 100 м), послойной разработки грунта, возведения и профилирования насыпей, засыпки траншей [3].

где В – длина отвала, м; H – высота отвала, м; kпр – коэффициент, учитывающий форму призмы грунта; kв – коэффициент использования бульдозера по времени (kв=0,8); λ – коэффициент потерь грунта на 1 м пути (λ=0,005 1/м); L – длина транспортирования грунта, м; kу – коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера, при угле подъема α=0...5°, kу=1,00...0,67; kр – коэффициент разрыхления грунта, kр=1,1...1,35; n – число часов

Время цикла бульдозера зависит от параметров базового трактора (тягача) и может быть определено по формуле [1]

4

км/ч; Vхх – скорость движения холостого хода (откатывания назад)

(Vхх=5…7 км/ч); tо – время на опускание отвала (tо=2…3 с); tп – время на переключен е передач (tп=5…10 с).

В данной работе объем призмы волочения определяется экспериментально путем копания моделями бульдозерных отвалов в грунтовом канале с последующим перерасчетом на объем призмы волочения перед натурным отвалом. Перерасчет осуществляется с помощью коэфф ц ентов подо я. В качестве натурной машины взят бульдозер ДЗ-27, дл на отвала которого Bм=3,2 м. Длина отвалов моделей при-

нята Bм=0,4 м.

Л нейный коэфф циент подобия [1]

где Vмпр – объем призмы волочения.

Во время экспериментов, связанных с работой отвалов, определяют вес призмы волочения Gмпр, а затем Vпр [1].

где γГ – объёмный вес грунта (для песка γГ =17 000 H/м3).

5

Сигде Ц – оптовая ценабАмашины (для ДЗ-27ДИЦ=19000mu,руб.); Тг – число часов работы машины в году (для ДЗ-27 Тг=2580 ч).

где Cам – амортизационные отчисления на 1 ч; Cт.о – стоимость тех-

нического обслуж ван я на 1 ч (для ДЗ-27 Cт.о=1,4mu руб./ч); Cзап.ч – стоимость запасных частей на 1 ч работы (для ДЗ-27 Cзап.ч=0,03mu

руб./ч); Cтоп – сто мость топлива на 1 ч работы (для ДЗ-27 Cтоп=1,09mu руб/ч); Cсм.м – стоимость смазочных материалов на 1 ч

работы (для ДЗ-27 Cсм.м=0,27mu руб./ч); Cз.п – заработная плата за 1 ч работы (для ДЗ-27 Сз.п=0,79mu руб./ч).

Здесь mu – коэфф циент, учитывающий изменение стоимости в

течение времени.

Аморт зац онные отчисления Cам составляют 40% от оптовой

цены маш ны в год, т. е. [1]

При производстве самых разнообразных земляных работ бульдозер выполняет следующие операции: зарезание в грунт и набор грунта перед отвалом, перемещение грунта, разгрузку отвала (укладку грунта), холостой ход-возвращение к месту зарезания. Все перечисленные операции составляют полный законченный цикл работы бульдозера.

Практика опыт передовой организации труда производства земляных работ показывают, что производительность бульдозера может быть повышена с применением рациональных схем работы. Рассмотрим некоторые из них [1].

1.При перемещении отвалом грунт осыпается по его краям и образуются боковые валики грунта, вследствие чего происходит его значительная потеря.

Для уменьшения потерь и повышения производительности бульдозера перемещение грунта осуществляется двумя способами: по

6

траншее в грунте и по траншее, образованной из валиков грунта, осыпающегося при предыдущих проходах бульдозера (рис. 1, а, б). Объем грунта, перемещаемого по траншее, увеличивается на

10–15%.

2.Для увеличения производительности при перемещении грунта иногда применяют два спаренных бульдозера (рис. 1, в), работа ко- СибАторых должна быть слаженной и согласованнойД. ЭтотИспособ требует более высокой квал ф кации бульдозеристов. Для спаренной работы бульдозеры устанавл вают на расстоянии 0,25–0,3 м друг от друга для грунтов 1–2 категории и до 0,4 м для грунтов 3–4 категорий. Таким образом, потери грунта уменьшаются почти вдвое, а объем призмы грунта увел ч вается на 10–15% по сравнению с объемом грунта, перемещаемого двумя ульдозерами раздельно (этот допол-

нительный объём показанштриховкой).

а

г д

Рис. 1. Рациональные схемы работы бульдозера:

а) разработка траншеи; ) перемещение грунта; в) работа спаренного бульдозера; г) отвал с открылками; д) отвал с открылками увеличенного объема

3.При большой дальности транспортирования (L>30м) бульдозеристы применяют способы перемещения в два этапа. Разрабатываемый грунт перемещают первоначально на половину пути и оставляют его, образуя промежуточный вал. По мере накопления грунта бульдозерист начинает перемещение этого грунта к месту укладки. При этом способе оказывается меньше потерь грунта и увеличивается объем призмы. Рост производительности составляет 5…10%.

7

4.Существенное влияние на повышение производительности оказывает использование уклонов местности. При зарезании и транспортировании грунта под уклон значительно повышается производительность бульдозера, так как при этом возрастает сила тяги бульдозера и увеличивается объем перемещаемого грунта. При движении на подъем происходит обратное явление. Опытные данные увеличения производительности при работе под уклон следующие: при уклоне местности в 2, 3, 5, 10, 15 и 20% коэффициент уклона соответственно равен 1,05; 1,1; 1,15; 1,25; 1,4;1,6.

Из анал за прогрессивных схем работы можно установить, что повышен е про звод тельности происходит в основном за счет увеличен я объема пр змы грунта. Исследованиями, выполненными проф. А.Н. Зелен ным, сотрудниками Челябинского тракторного завода, установлено, что для полного использования мощности трактора необход мы отвалы ульдозера, способные транспортировать призму грунта на 50…60% ольше, чем существующиеотвалы [1].

Увел чен е о ъема призмы грунта в известных конструкциях достигается пр менен ем уширителей, открылков и др. В американской практике применяются V-образные отвалы, выполненные из трех секций: одной ло овой (средней) и двух косо установленных боковых. В России известны опытные конструкции отвалов, аналогичные американским, а также состоящие из четырех, пяти и более сек-

ций (рис. 1, г, д) [1].

Основное преимущество V-образных отвалов заключается в способности накапливать и перемещать увеличенный объем призмы грунта при минимальных потерях грунта ( =0,001...0,002).

8

СибАДИЦель работы: изучить конструкцию, рабочий процесс получить навыки в управлении фронтальным погрузчиком.

Общие сведения об одноковшовых погрузчиках

Одноковшовые погрузчики представляют собой самоходные универсальные машины, предназначенные для механизации погрузочных, землеройно-погрузочных и строительно-монтажных работ.

9

Универсальность погрузчиков обеспечивается наличием широкой номенклатуры быстросъемных сменных рабочих органов: ковшей различных типов и вместимостей, вилочных, челюстных и монтажных захватов, крановых безблочных стрел, навесных рыхлителей, бу-

ров [2].

Одноковшовые погрузчики классифицируют: по типу ходового СибАДИустройства – на гусеничные и пневмоколесные; по расположению рабочего органа относ тельно двигателя – с передним и задним расположен ем; по способу разгрузки рабочего органа – с разгрузкой впе-

ред, назад (через себя) в бок (в одну или обе стороны).

В промышленном, гражданском и дорожном строительстве наибольшее распространение получили универсальные фронтальные одноковшовые погрузчики на пневмоколесном ходу, обладающие высокой моб льностью, маневренностью, производительностью и надежностью в эксплуатации [2].

Основным параметром погрузчика является грузоподъемность. Параметры одноковшовых фронтальных погрузчиков регламентированы ГОСТ 21321–85, в соответствии с которым предусмотрен выпуск погрузчиков грузоподъёмностью 2; 3; 4; 6; 10; 15 и 25 т на специальном пневмоколёсном шасси с шарнирно сочленённой рамой. Серийно выпускаются погрузчики ТО-30 грузоподъемностью 2 т; ТО-18А и ТО-25 грузоподъемностью 3 т; ТО-28 грузоподъемностью 4 т, а также карьерные погрузчики ТО-27-1 грузоподъемностью 6 т и ТО-21-1А грузоподъемностью 15 т [2].

Все погрузчики (за исключением ТО-25) базируются на специальных двуосных тягачах с шарнирно сочлененной рамой, имеющих оба ведущих унифицированных моста с самоблокирующимися дифференциалами гидромеханическую трансмиссию. Мосты оснащены одинарными большегрузными широкопрофильными шинами низкого давления с протектором повышенной проходимости. Погрузчик ТО-25 базируется на пневмоколёсном тракторе Т-150, в котором доработаны некоторые узлы.

Одноковшовые погрузчики способны разрабатывать грунты до III категории включительно без предварительного рыхления.

Основным рабочим органом погрузчиков является ковш с прямой режущей кромкой, предназначенный для разработки и погрузки сыпучих и кусковых материалов плотностью 1,4…1, 9т/м3.

Схема пневмоколёсного погрузчика представлена на рис. 3. Одноковшовый фронтальный погрузчик состоит из базового тя-

10